01
痛觉感受神经调控杯状细胞粘液分泌保护肠道黏膜新机制
痛觉感受神经（Nociceptors）起源于背根神经节和迷走神经节，在肠道组织中分布广泛作为脑肠轴的重要组成部分，神经元-肠道上皮细胞互作可以将肠道中的损伤以疼痛等信号传递至大脑，对于肠道黏膜稳态的维持以及抵抗外来病原微生物入侵等过程至关重要。
本研究首先通过构建感受神经特异性缺失Nav1.8DTA小鼠和痛觉感受神经特异性DREADD小鼠，观察到清除痛觉感受器之后，黏液层变薄，其肠道微生物构成发生改变，即肠道菌群失调，而杯状细胞是肠道内一种特殊的上皮细胞，可以合成并分泌一种由黏蛋白和黏多糖组成的黏液，在肠道表面构成一道保护屏障，因此推测痛觉感受神经很可能通过调控杯状细胞从而影响粘液层的厚度。为了探寻痛觉神经调控杯状细胞的机制，本研究对肠道上皮进行了单细胞测序，并在各种获得细胞类型中分析神经肽受体（CGRP）的表达，分析结果发现CGRP的受体Ramp1在杯状细胞中特异性高表达，表明痛觉感受神经很可能通过分泌CGRP作用于杯状细胞从而调控粘液层的厚度，进一步实验饮食与微生物信号、机械压力、化学刺激乃至温度的突然变化都可以激活痛觉感受器，使得后者分泌CGRP，而CGRP通过RAMP1传递信号，进而促使杯状细胞分泌黏液，而特定的肠道微生物可以激活痛觉感受器分泌CGRP，从而有助于维持肠道稳态。肠道粘黏液层的厚度也影响着肠道疾病的易感性。
本研究揭示了痛觉感受神经在调控杯状细胞粘液分泌过程中的功能及其分子机制，证明了其在维持肠道黏膜稳态以及抵抗炎症中的关键作用。此外，考虑到拮抗CGRP是临床治疗偏头痛的常用治疗手段，该研究提示了长期服用CGRP拮抗剂在肠道中可能带来的副作用。同时，本研究也提供了靶向神经、靶向神经肽及其受体的以治疗肠道炎症的临床治疗思路。
02
多组学分析揭示了疤痕和再生伤口愈合过程中不同的分子事件
再生是组织修复的关键，但皮肤损伤通常会产生纤维化的、无功能的疤痕。开发促进再生的疗法需要严格了解从损伤到纤维化或再生的分子进展。
在此，研究者在转录（单细胞RNA测序）、蛋白质（TIMSTOF蛋白质组学）和组织（细胞外基质超微结构分析）水平上对瘢痕与YAP抑制诱导的伤口再生进行分析。研究者选取了愈合过程中7个时间点做了分析。每只小鼠三分之一的组织用于组织学研究（超微结构分析），其余进行细胞分选，以分离成纤维细胞(Lin-)和其他细胞(主要是免疫细胞；Lin+)。一半细胞用于scRNA-seq分析，另外一半用于蛋白组学分析。每个样本都用HTO标记，使scRNA-seq分析的细胞和同一只老鼠的蛋白组学以及组化样本相联系。由于成纤维细胞是瘢痕形成过程中主要细胞类型，研究者对其进行拟时序分析在细胞层面看再生修复轨迹，也对感兴趣轨迹上基因做了分析；与GSEA分析结合，看伤口再生过程中关键基因；也做了SCENIC分析来比较基于基因调控网络的轨迹；细胞互作分析分析成纤维细胞相互作用情况；应用CytoTRACE检测再生细胞的分化程度。接下来分别分析了组成每个轨迹的簇，并检查了每个分支上与CytoTRACE评分最相关的基因。通过多模式分析，研究者筛查出了4个关键基因。为了探测关键基因的空间分布，研究者对4个关键基因进行了多重RNAscope原位杂交，他们也通过体内基因敲除和在伤口中过表达进行验证，检测结果显示破坏YAP的机械传导，可以通过激活Trps1和Wnt信号的成纤维细胞产生再生修复。Trps1对于伤口再生是必要的，在早期和晚期愈合中具有独特的作用，因此确定了Trps1在再生中的功能意义。
该研究的发现作为伤口再生的多组学图谱，对病理性纤维化有治疗性意义。
03
谱系追踪和单细胞分析揭示Prom1+肿瘤增殖细胞转录组特征及其在肝癌进展过程中的动态转化
肝细胞癌（HCC）具有高度的肿瘤异质性，先前研究发现Prominin-1(PROM1)/CD133是人HCC中重要的肝癌干细胞（CSC）标记物。
本研究通过建立两种小鼠HCC模型（包括慢性纤维化HCC和快速脂肪变性相关HCC），研究Prom1+细胞的在HCC中异质性和特征。研究者在HCC模型建立后进行了谱系追踪，通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)来分析追踪的Prom1+细胞的转录组特征。结果显示，HCC肿瘤中的Prom1标记了具有CSC样特性的增殖性肿瘤增殖细胞，这些细胞在原发肿瘤中显示原位克隆扩增。而且这些标记的Prom1+细胞表现出更强的致瘤性，以及形成不同谱系的癌症的潜力。在两种HCC模型中，低水平Prom1+细胞会抑制肿瘤生长并减少恶性肿瘤特征。同时，scRNA-seq分析强调了Prom1+HCC细胞的异质性（遵循具有高增殖和干细胞特征的去分化状态）。
总之，本研究通过结合体内谱系追踪和scRNA-seq，揭示了Prom1+HCC细胞的异质性和动态转化，为了解恶性CSC样细胞在HCC进展中的作用机制提供了新的见解。
04
单细胞RNA测序+空间转录组学：揭示间质性膀胱炎的免疫图谱
为了研究间质性膀胱炎（IC）中的免疫机制，研究者使用单细胞RNA测序（scRNA-seq）对15名女性IC患者和9名应激性尿失禁（对照组）患者的135,091个CD45+免疫细胞进行测序。结果共鉴定出22个免疫亚群，其中，M2巨噬细胞、炎性CD14+巨噬细胞和树突状细胞与其他免疫细胞的通信最多。并且在IC患者中，研究者发现记忆CD4+ T细胞，调节性T细胞，GZMK+CD8+ T细胞，记忆B细胞及中性粒细胞等显著增加，CD8+效应T细胞，Th17细胞，滤泡辅助T细胞和巨噬细胞等显著减少。富集分析确定了在细胞比例的动态变化过程中的病毒相关反应。通过整合scRNA-seq结果与空间转录组学，研究者发现几乎所有免疫亚群都富集于尿路上皮区或IC膀胱成纤维细胞附近；但在对照组中，主要富集于膀胱的尿路上皮和平滑肌细胞周围。
总之，这些发现描述了IC的免疫图谱，并可能为IC的病理生理学提供有价值的见解。
05
空间组学研究新进展--空间单细胞分辨率表观遗传修饰检测
基因表达的时空调控对细胞和组织的发育和功能起着至关重要的作用，基于单细胞方法转录、蛋白及ATAC检测导致细胞的空间背景丢失，虽然现在已经有多种空间技术用于检测空间水平的转录及蛋白表达，但表观遗传特性的空间信息对于理解表观基因组如何在复杂组织的原生环境中塑造细胞类型的发育和控制细胞状态至关重要，最近的证据表明不同的增强子招募可能有助于在发育中的大脑产生精细划定的区域，祖细胞在不同的大脑区域产生不同的神经元，单细胞ATAC研究也表明来自不同染色质可达性和表观遗传修饰谱，但这些信息在空间分布仍不清楚。
本研究基于FISH基本原理开发了一种单细胞空间分辨表观基因组谱的方法，使用原位标记和转录，然后是多重成像，展示了在单个细胞中标记活性启动子、推定增强子和沉默启动子的组蛋白修饰的能力，该方法突破了成像方法对于短序列检测的难度，展示了成像基因组位点的能力，短至几百个碱基，识别它们的表观遗传状态，并绘制它们的空间分布。该研究使用这一方法生成了胚胎和成年小鼠大脑中数百个活性启动子和推定增强子的高分辨率空间图谱，表明了假定的启动子-增强子对和增强子枢纽调节发育重要基因。
总之，该方法将普遍适用于表观遗传修饰和DNA结合蛋白的空间分析，将促进我们对基因表达如何受表观基因组时空调节的理解。
参考文献：
[1] Yang D, Jacobson A, Meerschaert KA, Sifakis JJ, Wu M, Chen X, Yang T, Zhou Y, Anekal PV, Rucker RA, Sharma D, Sontheimer-Phelps A, Wu GS, Deng L, Anderson MD, Choi S, Neel D, Lee N, Kasper DL, Jabri B, Huh JR, Johansson M, Thiagarajah JR, Riesenfeld SJ, Chiu IM. Nociceptor neurons direct goblet cells via a CGRP-RAMP1 axis to drive mucus production and gut barrier protection. Cell. 2022 Oct 11:S0092-8674(22)01196-5. doi: 10.1016/j.cell.2022.09.024. Epub ahead of print. PMID: 36243004.
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